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丛枝菌根(arbuscularmycorrhizae,AM)真菌是土壤生态系统中重要成员之一,研究表明,AM真菌不论是在改善土壤营养条件,还是在提高作物抗病性方面,都具有积极的作用,在减轻作物连作障碍方面具有巨大的应用潜力。本文在调查分析设施栽培下西瓜连作土壤中存在的主要障碍因子的基础上,初步探索AM真菌对西瓜连作障碍因子的积极效应,为最终解决作物连作障碍提供新的途径。
1.从昌乐不同种植年限的西瓜(CitrulluslanatusMansfeld)大棚中采集土壤,测定了连续种植6、8、10、14和20年西瓜大棚土壤中细菌、放线菌和真菌数量、土壤酶活性及土壤理化性状的变化特点。结果表明:随着种植年限的增加,土壤中细菌、放线菌呈现先升后降趋势;真菌数量变化趋势则与之相反;蛋白酶、多酚氧化酶也同样呈现先升后降趋势,脲酶呈下降趋势,蔗糖酶呈上升趋势;同时在连作栽培过程中,土壤中速效氮含量较为稳定,速效钾和速效磷的含量随着连作年限的增加出现少量积累,土壤酸化日趋严重。
2.在温室栽培条件下,针对三种不同连作年限的土壤处理,初步研究了接种AM真菌对西瓜连作障碍因子的影响。结果表明:①接种AM真菌能显著提高西瓜根系的菌根侵染率,且随着连作年限的增加,AM真菌的侵染率逐渐降低。同时接种AM真菌能提高不同连作年限处理的西瓜植株的生物产量,其中对连作12年的处理增加效果最显著。虽然AM真菌不能避免连作西瓜枯萎病害的发生,但对其具有一定的防治效果,并且连作年限越短,AM真菌的防治效果越好。②接种AM真菌后能有效的降低连作土壤中真菌数量的增加幅度,细菌和放线菌数量保持相对稳定,从而减少连作土壤中真菌所占的比例,使西瓜整个生长发育周期内,土壤中三大微生物类群的比例相对平衡,其中在连作3年的土壤中效果最显著。并且接种AM真菌能不同程度地提高不同连作年限土壤蛋白酶、多酚氧化酶、脲酶和蔗糖酶的活性,尤其是显著提高多酚氧化酶的活性,连作7年的土壤多酚氧化酶活性提高效果最显著。③无论连作年限长短,接种AM真菌均能显著提高西瓜根系内总酚和总黄酮的含量,而显著降低连作土壤中总酚物质的积累,这表明AM真菌能有效的减轻西瓜连作过程中病害的发生和自毒作用。④无论连作年限的长短,接种AM真菌都能显著提高西瓜根系内PAL、CAT、POD、β-1,3葡聚糖酶和几丁质酶的活性,降低西瓜根系细胞膜透性和膜脂过氧化产物MDA的含量,提高西瓜的抗病性。但连作年限不同,接种AM真菌提高根系防御性酶活性的程度也不尽相同。
3.通过比较嫁接和接种AM真菌对西瓜生长发育的影响,证实:嫁接和接种AM真菌均能在一定程度上增加西瓜植株的生物产量,提高根系活力,提高西瓜根系保护性酶的活性,降低MDA含量和膜透性,减轻连作的危害。
以上表明接种AM真菌对缓解西瓜连作障碍具有积极作用。今后应在分子水平上定量的研究AM真菌缓解连作障碍的机制,探索连作年限与AM真菌的相互关系。